丘陵山區烤煙產業機械化發展現狀與趨勢

姜鋮，湯穎力，胡陳君，黃海龍，朱冉志，張丹丹

（1.宜賓市農業科學院，四川宜賓 644000；2.四川省煙草公司宜賓市公司，四川宜賓 644000）

0 引言

鄉村振興需要烤煙產業為其添磚加瓦，為推動烤煙產業又好又快發展，國家出臺相關政策。2020年全國煙葉工作會議指出：推動轉型升級，加快建設現代煙草農業。加快煙葉生產作業方式轉型升級，提升煙葉生產機械化裝備水平，加大煙田宜機化改造力度，實現農機與農藝有機融合，向高效作業、輕松種煙邁進[1]。丘陵山區烤煙產業受地理位置限制，存在機械投入不足、機械化服務體系薄弱、配套設施不完善、農機與農藝融合性不高、機械設備實用性不強等問題。

烤煙作為主要的煙葉品種，其機械化生產對財政創收和煙農增收，以及現代化煙草業發展有重大意義。加大對丘陵地區烤煙全程機械化程度研究力度，了解烤煙機械化存在的問題，解決烤煙全程機械化關鍵技術難題，實現“減工、降本、增效”目標。

1 烤煙產業全程機械化現狀

由于烤煙種植區域多為丘陵、山區，因此在推進全程機械化上存在較大的難度。發達國家對烤煙產業機械研究大多適用于平原地區，發展中國家由于工業基礎和經濟發展的原因，無法進行規模化、持續性地研究。導致目前烤煙產業機械化程度較低，全程機械化中很多環節的所需設備仍處于樣機或概念階段。

1.1 育苗環節

目前丘陵地區采用“濕潤育苗+滴灌”技術，可有效解決每個滴盤不均勻出水問題，實現精準灌溉與施肥。

1.2 土地耕整環節

土地耕作機具使用根據地塊大小及坡度情況確定。土塊面積較大，中小型拖拉機能去的較平地塊采用輪式拖拉機掛載旋耕刀或犁鏵進行旋耕或深翻，較陡的地塊采用履帶式拖拉機掛載旋耕刀或犁鏵進行旋耕或深翻。較窄、較陡地塊基本采用微型耕作機進行土地翻耕旋耕。

丘陵山區，基本采用微耕機。其效率低，一天僅耕作0.07～0.13 hm2土地，且因坡度陡問題，機具不易操作，上坡耕地機具易下滑傷人，下坡耕地人工需施用更大的力壓住機具，若橫向操作存在傾翻危險且耕作深度不一。現土地耕作深度僅15 cm左右，未有深耕深翻，土壤存在病蟲害問題。

1.3 施肥環節

烤煙施肥分為液體施肥和固體施肥。液體施肥，目前丘陵山區采用背負式農用施肥器，該裝置有四種施肥接頭，通過手柄開關控制流量，可以實現地上膜下施肥。但是流量不能精確控制，會造成肥料的浪費。貴州大學研發一種山區烤煙液肥深施機，主要由肥液供給裝置、田間自適應調節裝置和施肥裝置組成（如圖1所示）。可在作業過程中根據所需施肥量進行預設調節，達到了液肥精準變量施肥的目的[2]。固體施肥，目前丘陵山區大多采用人工施肥為主，少部分使用背負式施肥器，其有兩種施肥接頭，通過按壓手柄開關控制施肥量。但是固體肥量不能精確控制，會造成肥料的浪費。黔南州煙草公司獨山縣分公司一種烤煙施肥機，包括手推桿、料斗、支撐架、給料總成及行走輪，如圖2所示。該裝置能實現施肥均勻定量，并能記下每塊煙地能移栽的烤煙株數。

圖1 山區烤煙液肥深施機

圖2 烤煙施肥機機

1.4 起壟覆膜環節

烤煙種植土壤的起壟覆膜根據土壤的含水情況分為兩個模式，起壟時土壤達到要求的含水率可直接覆膜，該方式既可采用起壟覆膜一體機，也可用起壟機、覆膜機分段作業；若起壟時土壤含水率未達到，需等含水率達到要求后才覆膜，因此只能采用起壟機、覆膜機分段作業。先用起壟覆膜一體機基本為拖拉機掛載，且起壟方式采用直接作壟。單個的起壟機分為開溝單邊起壟和直接作壟等。

在丘陵山區，起壟覆膜一體機因較繁重未有使用，起壟方式采用的是開溝起壟，因坡度問題，操作較為困難，不能滿足起壟高度，覆膜因覆膜機在坡度較大地塊不能完全按壟型覆蓋，基本采用人工覆膜。

1.5 移栽環節

我國的早地移栽技術仍以半自動移栽為主，全自動高速移栽機的研究尚處于理論研究階段，市場上全自動移栽機處于空白期。現有的半自動和全自動移栽機不能適用于丘陵地區，移栽機的研發處于萌芽狀態。

丘陵山區烤煙移栽方式分為大窩式移栽和井窖式移栽。大窩式移栽采用多功能手動移栽器，由護苗碗口、把手、提手、腳踏、定矩尺等組成。井窖式移栽大多采用人工撒苗的方式，無機械裝置的使用。

1.6 培土環節

烤煙培土時基本煙葉已伸展出，且煙株行間距基本為1.2 m，損傷煙葉會降低品質，產生病蟲害問題，因此培土基本采用微小型機具。在丘陵山區，微小型培土機具動力不足，只能完成松土作業，不能一次性完成培土，且因坡度問題，機具不易操作，損傷煙葉概率較大，部分地區未使用機具。

1.7 噴藥環節

目前丘陵山區農藥噴灑主要采用汽油彌霧機和無人機植保。彌霧機施藥效果好，但人行走速度跟不上迷霧機速度，會造成農藥浪費。無人機植保噴灑速度快，但是噴藥面不全，只能覆蓋上部葉。灌根采用背負式定量杯式灌根機淋根，每次淋根前需要把杯子裝滿，然后淋在烤煙根部，效率低且藥液僅在土皮表面。

1.8 打頂抹杈環節

目前丘陵山區打頂環節采用是人工摘去煙株頂部幼嫩的花蕾，抹芽環節采用的是杯淋法施用抑芽劑。人工強度大，農藥浪費多。

1.9 收獲環節

目前丘陵山區采摘煙葉采用人工采摘模式，人工成本高，勞動強度大。

1.10 拔桿環節

目前丘陵山區拔桿采用對人工用镢頭刨除的方式來清除煙葉秸稈，需反復彎腰拔出煙葉秸稈，費工、費力，并且力氣較小的老人、婦女不能操作利用杠桿原理。

1.11 烘干環節

目前丘陵山區在裝中上層的煙葉時，需要借助梯子等工具才能將掛煙桿掛上，存在費時費力以及效率低下的問題。

2 機械改進與研發

2.1 撥桿機具

現有的煙草拔稈機大致可分為切割式、鏟切式、刨挖式和夾持拉拔式4種類型。切割式與鏟切式均是將煙桿切斷，會遺留根須在土壤中，不能解決清根問題。刨挖是采用旋轉式工作部件反向旋轉切入土壤底層將煙根向上挖出，夾持拉拔式是使用工作部件將煙桿夾緊向上連根拔起，均能實現較為干凈的清理煙兜。設計丘陵山區的煙草拔稈機采用手扶式拖拉機結合刨挖式或夾持拉拔式部件。刨挖式煙草拔稈機的結構為手扶式拖拉機掛接旋轉部件，旋轉部件為旋轉刀輥帶釘齒。工作過程為兩行走輪騎行在壟上，機具后置限深輪亦位于兩側控制旋轉刀具深度，機具前端設計上下兩個煙桿導向叉，行走中將豎立煙桿壓在地面，旋轉刀輥反向鑿入土中，松散土塊，并將煙根由下向上刨出，最后平鋪在地面。夾持拉拔式拔桿機采用手扶式拖拉機結合液壓裝置，采用液壓機構夾持煙桿底部，利用液壓力豎直將煙桿提起后高頻振動分離大量土壤后放置于一旁。

2.2 煙株智能灌根裝置

通過改進的方式，研發一種智能灌根裝置，該裝置由儲液箱、隔膜泵、控制板、連接軟管、施肥槍等組成。設計液位檢測及報警，流量和壓力檢測，以及對流量及壓力的閉環控制，同時將液位、流量、壓力、工作狀態等參數用液晶實時顯示。針對煙株能滿足根部施肥，實現精確的流量調節和壓力調節，效率高、節約肥料且數字化。（其結構如圖3所示）。

圖3 智能灌根裝置

2.3 烤煙房煙架自動升降裝置

烤煙房煙架自動升降裝置整體設計思路為三層烤煙放置的結構（如圖4-1所示）。圖中01、02、04、05、07、08、10、12為動力鏈輪電機，其余03、06、09、11、13位普通從動鏈輪，而裝置另外一面全為鏡像從動鏈輪。煙草需要整體垂直懸掛，選用鏈桿輸送帶。烤煙夾與傳送帶相關聯，選用“S”型貨物掛鉤，能保證鏈桿傳送帶在運動過程中煙草始終在重力作用下保持垂直，又方便操作間工人取放煙夾。

圖4-1 烤煙房煙架自動升降裝置示意圖

裝置工作示意圖（如圖4-2所示），左邊是第一層為放置煙夾區域（上煙區），右邊為取出烘烤結束的煙夾區域（取煙區）。無論放置還是取出烤煙，整個裝置的鏈桿傳送帶都以順時針方向運動，其中01、02、07、08、10、12動力電機以順時針方向運動，04、05電機以逆時針方向運動，且根據實際功率要求可減少動力電機以節約成本。

圖4-2 裝置工作示意圖

2.4 山地小型履帶式犁耕機

研發一種適用于丘陵山區梯田，小塊地的小型履帶式犁耕機，單人能夠輕松地操作，解決作業時的行走和轉移、轉彎的靈活性，能極大地減輕勞動強度，提高勞動效率。該機器采用電啟動，啟動容易；整機機身長度160 cm，機身寬度30 cm，體積小、重量輕；把手上下可調寬度55 cm，履帶寬度16～20 cm，翻轉犁（犁面可左右、上下調節，深度可調10～30 cm），操作靈活，安全舒適。

3 建議

一是研究適用于丘陵山區的旋耕起壟施肥覆膜一體機，實現一機兩用到一機多用過渡，大大減輕勞動強度，提高生產效率。二是烤煙全程機械化應結合自動控制技術、物聯網技術、互聯網技術等先進技術，實現全過程自動化和智能化。